Come scegliere i materiali per gli utensili da fondo pozzo?

La scelta dei materiali per gli utensili da fondo pozzo è influenzata da molteplici fattori. Dal punto di vista delle tipologie di utensili da fondo pozzo:

Utensili per la foratura, strumenti di registrazione estrumenti di interventoQuesti strumenti hanno una breve durata di servizio in pozzo, quindi richiedono elevata resistenza ma bassi requisiti di resistenza alla corrosione.

Strumenti di completamento: Devono rimanere in funzione nel pozzo per diversi anni, quindi è necessario tenere conto della temperatura e della resistenza alla corrosione.

Dal punto di vista degli ambienti di fondo pozzo, questi vengono generalmente classificati in quattro categorie:

Ambiente standard (privo di acido solfidrico (H₂S), con contenuto di anidride carbonica (CO₂) inferiore a 1 psi [circa 0,0069 MPa]); ambiente corrosivo H₂S; ambiente corrosivo CO₂; ambiente corrosivo combinato di H₂S e CO₂.

Selezione dei materiali per utensili da fondo pozzo in ambienti standard

Per gli utensili di fondo pozzo utilizzati in ambienti standard, si scelgono solitamente acciai legati come il 4130, il 4140 e il 4145 (classi AISI). La composizione chimica e le proprietà meccaniche di questi materiali sono riportate nelle tabelle seguenti:

1. Confronto delle composizioni chimiche (frazione di massa)

2. Confronto delle resistenze meccaniche

Come si può evincere dalle tabelle:

Il contenuto di carbonio di questi materiali aumenta in sequenza (4130 < 4140 < 4145), mentre i contenuti degli altri elementi sono simili.

Proprietà meccaniche: la resistenza è correlata positivamente al contenuto di carbonio (l'acciaio 4145 presenta la resistenza più elevata), mentre la tenacità diminuisce inversamente, con l'acciaio 4130 che presenta la tenacità più elevata.

Le leghe 4130, 4140 e 4145 sono classificazioni internazionali dei materiali, e i loro equivalenti nazionali in Cina sono i seguenti:

• 4130 (AISI) ≡ Grado nazionale 30CrMoA;
• 4140 (AISI) ≡ Grado nazionale 42CrMo;
• 4145H (AISI) ≡ Grado nazionale 45CrMo.

Le leghe 4130 e 4140 sono adatte agli utensili di completamento convenzionali, con particolare attenzione al rapporto costo-efficacia e alla saldabilità.

La lega 4145H viene spesso utilizzata in utensili per pozzi profondi, ad alta pressione o ad alto carico (come utensili di perforazione e utensili per interventi di manutenzione), con particolare attenzione alla resistenza meccanica e all'usura.

Selezione dei materiali per gli strumenti di completamento in ambienti corrosivi

Per gli strumenti di completamento in ambienti corrosivi, la scelta dipende principalmente dalla pressione parziale dei gas acidi (suddivisi in due tipi: CO₂ e H₂S).

1. Pozzi con elevato contenuto di CO₂

Per resistere alla corrosione da CO₂, è necessario aumentare il contenuto di cromo (Cr) nei materiali. I seguenti materiali (ordinati in base al contenuto di Cr) possono sostanzialmente rivestire pozzi con una pressione parziale di CO₂ compresa tra 0,5 MPa e 14 MPa.:Acciaio 3Cr (contenuto di Cr ≈ 3%), 9Cr1Mo (contenuto di Cr ≈ 9%), 13Cr, S13Cr, 17Cr (grado S17400), 22Cr (ad esempio, acciaio inossidabile duplex S32205) e acciaio 25Cr.

2. Pozzi con elevato contenuto di H₂S

Per ridurre la corrosione da tensocorrosione da solfuri (SSC), è necessario aumentare il contenuto di nichel (Ni) nei materiali. Quando la pressione parziale di H₂S è superiore a 1 MPa e anche la pressione parziale di CO₂ è elevata, è opportuno utilizzare leghe ad alta temperatura come le seguenti:

Selezione dei materiali per componenti speciali

Materiali principali degli utensili di fondo pozzo (a contatto con il fluido del pozzo e soggetti a carichi): selezionati in conformità alle norme sopra indicate.

Componenti di taglio: generalmente realizzati in ottone H62 o barre di acciaio inossidabile S36600.

Componenti di ancoraggio: selezionabili tra 20CrMoTi o 20CrMnTi. Per migliorare la durezza superficiale, è necessario un trattamento di cementazione superficiale (con uno spessore dello strato cementato di 0,8-1,2 mm), che aumenta la durezza superficiale a HRC 58-62.

Altri fattori che influenzano la selezione dei materiali e gli standard di riferimento

Oltre ai gas acidi, la scelta dei materiali per i tubi di rivestimento e gli strumenti di fondo pozzo è correlata anche alla temperatura del pozzo, alla percentuale di acqua, al grado di mineralizzazione e al valore del pH. Per criteri di selezione più specifici, fare riferimento alla norma industriale Q/HS 14015 "Linee guida di progettazione per la prevenzione della corrosione di tubi e rivestimenti nei pozzi petroliferi e di gas offshore".

Landrill fornisce anche barre di acciaio 41430, 4140 e 4145.

Non esitate a chiedere informazioni.https://www.landrilloiltools.com/